[发明专利]带协同作业机器人的数控机床

说明书

技术领域：

本发明属于机床领域，特别涉及一种带协同作业机器人的数控机床。

背景技术：

目前，机器人大量在制造业上使用，替代产业工人，完成各种简单重复性动作，具有精确高效的特点。针对机床加工领域，大多数公司一般都采用工业机器人和数控机床分离安装、协同操作的生产线模式。需在数控机床侧面，安装供机器人往复移动的滑台和地轨，不仅占地大、行程长，给协同作业还来不便，而且也降低了生产效率。如何优化作业环境，使其达到紧凑高效的方案，即成为本发明研究的对象。

发明内容：

本发明的目的是设计一种机器人安装在数控机床一侧导轨上，由交换工作台同步带动机器人往复移动的带协同作业机器人的数控机床。

本发明技术方案是这样实现的：一种带协同作业机器人的数控机床，包括数控机床和机器人，而数控机床包括有台面、加工总成和由伺服电机驱动旋转的交换工作台；其特征在于：在台面一侧设置有导轨和与之平行的传动螺杆，在导轨上安装有滑动小车，该滑动小车由传动螺杆驱动往复运动，所述机器人锁固在所述滑动小车上；所述交换工作台裙板上安装有蜗轮，与蜗轮啮合的蜗杆经电磁离合器、传动链后再与所述的传动螺杆传动连接。

所述传动链为液压控制的两轴三档齿轮变速器，输入轴与电磁离合器连接，输出轴经锥齿轮副与传动螺杆连接。

所述台面对应导轨设置有位移传感器，分别标记为未加工零件位置、已加工零件位置、工作位置和原位置。

本发明具有构思巧妙、设计合理、结构紧凑、协同作业效率高的特点；配套两轴三档齿轮变速，满足示教速度档、快速工作速度档和慢速工作速度档；借助电磁离合器，给数控机床和机器人独立作业提供便利。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1为数控机床立体示意图

图2为图1中A局部放大图

图3为数控机床俯视示意图

其中

1—数控机床 11—台面 12—加工总成13—交换工作台

2—机器人 3—导轨31—滑动小车4—传动螺杆

41—锥齿轮副5—蜗轮51—蜗杆6—电磁离合器

7—传动链 8—位移传感器

具体实施方式：

参照图1、图2和图3，带协同作业机器人的数控机床，包括数控机床1和机器人2，数控机床1又包括有台面11、加工总成12和由伺服电机驱动旋转的交换工作台13；在台面11一侧设置有导轨3和与之平行的传动螺杆4，在导轨上安装有滑动小车31，该滑动小车31由传动螺杆4驱动往复运动，机器人2锁固在滑动小车31上。

数控机床的交换工作台13，其裙板上安装有蜗轮5，与蜗轮5啮合的蜗杆51经电磁离合器6、传动链7后再与传动螺杆4传动连接。更具体地说，传动链7为液压控制的两轴三档齿轮变速器，输入轴与电磁离合器6连接，输出轴经锥齿轮副41与传动螺杆4连接。通过液压控制来实现速度档的调节，满足示教速度档、快速工作速度档和慢速工作速度档的三档设计需求。

进一步，在台面11对应导轨设置有位移传感器8，分别标记为未加工零件位置、已加工零件位置、工作位置和原位置，以便检测机器人2移动到位状况。

工作原理：

机构由交换工作台，锥齿轮，电磁离合器，二轴三档齿轮变速箱，液压控制系统，直线位移传感器(电子尺)，机器视觉控制系统和机器人组成。

在机器人的移动路径上标记4个位置，由直线位移传感器检测，分为未加工零件位置、已加工零件位置、工作位置和原位置。

未加工零件运送到未加工区时，机床获得零件信号，电磁离合器接合，液压控制变速器至工作速度档，交换工作台转动，带动锥齿轮传动，工业机器人在传动螺杆的拖动下移动到未加工零件点，视觉控制系统根据零件的位置状态调节工业机器人机械手姿态，完成对零件的夹取。

交换工作台逆转，机器人回原点。视觉控制系统通过对比机床夹具姿态，调节机器人机械手的空间姿态，将零件放置在机床夹具上，机床完成对零件的夹紧。

机器人(机械手)回原位置，离合器分离，机床开始加工零件。零件完成加工后(交换工作台回位)，离合器接合，机器人回工作位置，视觉控制系统调节机器人(机械手)姿态，完成对已加工零件的夹取，交换工作台逆转，机器人移动到已加工零件位置，将零件放置在已加工零件区。

两轴三档齿轮变速器设定为示教速度档、快速工作速度档和慢速工作速度档。可以根据工作要求，通过液压控制来实现速度档的调节。